赣杭—武夷山铀成矿带主要控矿因素与成矿规律研究

2021-12-17钟书松

现代矿业 2021年11期

钟书松

（赣州市地质矿产服务中心）

赣杭铀成矿带存在早侏罗世早期以林山组为代表的含煤浅色沉积岩系、早白垩世早期以武夷群为代表的长英质火山沉积岩系、早白垩世晚期以罗塘群为代表的红色沉积岩系、晚白垩世晚期以龟峰群为代表的红色沉积岩系，武夷山铀成矿带存在早侏罗世早期—中侏罗世早期以林山组和罗坳组为代表的含煤杂色沉积岩系或余田群为代表的“流纹岩—玄武岩”构成的双峰式火山岩系、早白垩世早期以武夷群为代表的长英质火山沉积岩系、早白垩世晚期以罗塘群为代表的红色火山—沉积岩系、晚白垩世早期以兴宁群为代表的山岩系、晚白垩世晚期以南雄群为代表的红色沉积岩系［1］。

1 地层架格与时代

本研究结合其他研究人员的研究成果，可将赣杭—武夷山铀成矿带侏罗—白垩纪地层格架和地质时代归纳为5个部分。

1.1 下侏罗统—中侏罗统下部

赣杭铀成矿带与武夷山铀成矿带早侏罗世—中侏罗世主要地层以林山组和罗坳组为代表沉积岩系以及余田群为代表的火山岩系。

下白垩统下部赣杭、武夷山铀成矿带早白垩世早期地层以武夷群紫红色沉积岩和流纹岩—粗面岩构成的长英质火山岩系为特征，分布广泛，出露于赣杭铀成矿带的大洲、石溪、盛源、天华山、马荃、东乡和相山等盆地中，也见于武夷山铀成矿带的版石、蔡坊、三百山和大长沙等盆地中，火山岩锆石U-Pb年龄为142～132 Ma［2］，地质时代属早白垩世早期。

另外，下庄铀矿田北部广东河口—江西南迳原归武夷群的火山岩属安山岩—英安岩—流纹岩组合，岩石组合不同于武夷群的流纹岩—粗面岩，且火山岩锆石U-Pb年龄为439～443 Ma，属加里东期火山岩。因此，广东河口—江西南迳火山岩带的火山岩应从武夷群中剔除，改归早古生代。

1.2 下白垩统上部

赣杭、武夷山铀成矿带早白垩世晚期地层以罗塘群紫红色沉积岩系为代表，底部常夹有碱性橄榄玄武岩、橄榄玄粗岩和粗面岩，分布在赣杭铀成矿带广丰盆地、贵溪盆地、弋阳盆地和武夷山铀成矿带会昌盆地中，火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为110～99 Ma［3］，地质时代属早白垩世晚期。

1.3 上白垩统下部

武夷山铀成矿带晚白垩世早期地层以兴宁群火山岩为主，分布在我国东南部盆地中，通过对该地层中流纹岩SHRIMP锆石U-Pb定年可知年龄为95～97 Ma，流纹岩形成时代为晚白垩世早期。

1.4 上白垩统上部

赣杭、武夷山铀成矿带晚白垩世晚期地层以龟峰群、南雄群红色沉积岩系为代表，底部常夹玄武岩、橄榄玄粗岩，赣杭铀成矿带玉山橄榄玄粗岩、余江盆地玄武岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为91～93 Ma，武夷山铀成矿带南雄群玄武岩SHRIMP锆石U—Pb年龄为93 Ma，地质时代属晚白垩世晚期。

2 挤压构造事件的厘定

前人研究表明，多形式的构造体系在不同时期对赣杭、武夷山铀成矿带都有不同的影响，使得赣杭、武夷山铀成矿带形成复杂的构造样式。综合前人研究资料可知，华南构造活动以长期的伸展和短期的挤压为特色［4］，伴随伸展—挤压交替的过程，形成伸展—挤压—伸展多期次的构造韵律。

2.1 中侏罗世晚期—晚侏罗世挤压构造事件

前人对中侏罗世晚期—晚侏罗世挤压构造事件研究表明，东亚大陆受到来自多方面板块汇聚而形成陆内变形、陆内造山的构造体系，使华南整体处于强烈挤压隆升状态，并且发生大规模的褶皱逆冲作用和大陆地壳的缩短、增厚。

2.2 早白垩世中期挤压构造事件

前人从大地构造特征、区域变质作用、变形时限以及火山活动时限、岩石学等方面入手，确认华南陆缘早白垩世中期发生了地壳增厚和碰撞造山，其中长乐—南澳NE—SW断裂/剪切带的左行走滑剪切作用是NW—SE向挤压作用的结果。

2.3 白垩纪末期—古新世挤压构造事件

白垩纪末期—古新世，华南发生的总体指向北西、局部的反向逆冲的挤压缩短构造变形。

3 岩浆活动

赣杭铀成矿带存在三期碱性岩浆活动，分别是早白垩世早期武夷群粗面岩、早白垩世晚期罗塘群碱性橄榄玄武岩、晚白垩世晚期龟峰群橄榄玄粗岩；武夷山铀成矿带存在2期碱性岩浆活动，主要为早白垩世早期武夷群粗面岩及早白垩世晚期罗塘群粗面岩、橄榄玄粗岩［5］。

3.1 早白垩世早期粗面岩

早白垩世早期粗面岩分布广泛，主要出露于赣杭铀成矿带石溪盆地、东乡盆地和武夷山铀成矿带大长沙盆地、三百山盆地（图1）。现以大长沙盆地粗面岩为代表进行讨论。

通过阅读前人资料得知，大长沙盆地粗面岩主要出露于盆地西部上别村一带。岩相学特征显示岩石新鲜面呈灰—灰绿色，块状构造，斑状结构，主要由长石、角闪石、石英等组成。岩石蚀变碳酸盐化及绿泥石化等发育。大地构造环境大长沙盆地粗面岩可能形成于板内造山环境向陆内拉张环境转化的一个过渡性环境。

3.2 早白垩世晚期罗塘群碱性橄榄玄武岩

赣杭铀成矿带广丰盆地碱性橄榄玄武岩分布广泛，主要分布于罗塘群红色沉积岩系下部，岩相学特征显示岩石主要由橄榄石、辉石、碱性长石、角闪石等组成，部分辉石发生蛇纹石化和绿泥石化，可见到橄榄石斑晶交代早期辉石斑晶、堆晶，也可见到晚期小辉石斑晶交代早期辉石大斑晶；地球化学特征δ18O值高于地幔平均值5.7‰，暗示该区岩浆不可能直接来源于地幔；成岩环境为亏损地幔（DM）和Ⅱ型富集地幔部分熔融的产物混合形成的玄武质岩浆底侵于地壳底部而形成，是在地壳加厚之后早白垩世晚期该下地壳发生部分熔融后喷发至地表形成的粗面岩；SHRIMP锆石U-Pb年代学研究结果为99.0±0.7 Ma。

3.3 晚白垩世晚期龟峰群橄榄玄粗岩

赣杭铀成矿带晚白垩世晚期龟峰群橄榄玄粗岩主要分布在玉山盆地、广丰盆地红色沉积岩系上部，岩相学特征显示岩石呈暗绿色，主要由橄榄石、斜方辉石和角闪石以及少数长石组成，岩石蚀变见碳酸盐、绿泥石及伊丁石化；岩石地球化学特征δ18O值高于8.71‰～9.66‰，平均为9.31‰，高于地幔平均值5.7‰，暗示成岩过程有部分地壳物质的混入，指示岩浆上升侵位过程中陆壳混染不明显的特征，暗示地壳物质是在岩浆源区混合的结果；SHRIMP锆石UPb年代学研究结果为93±1 Ma。

4 火山岩、岩浆作用与热液型铀矿的关系

4.1 热液型铀矿与火山岩的关系

通过综合前人对赣杭—武夷山铀成矿带中火成岩与热液型铀矿床的研究发现，不同时代的火山岩系可以为铀矿床成矿提供条件；铀矿床可以赋存在不同岩性的火山岩中；铀矿床可以赋存在不同岩相的火山岩中；火山岩的内外接触带为铀矿床的成矿提供了有利的储矿构造。

4.2 热液型铀矿与碱性火山岩关系密切

前人对铀矿床与富矿围岩的年代学研究得出“矿岩时差”概念，即铀矿床的形成时间与该矿床有关的富矿围岩、火山岩等的成岩时代具有很大的差距，但通过对富矿围岩的地质特征研究发现其与铀成矿作用有很大的关联［7］。因此可以得出铀成矿作用只与赋矿花岗岩、火山岩有关，而与形成花岗岩、火山岩的岩浆分异无关。换句话说，热液型铀成矿作用与赋矿花岗岩、火山岩的岩浆作用不是同一作用，铀成矿的热液流体和成矿物质都与岩浆分异无关。上世纪八、九十年代，许多地质工作者研究铁镁质岩浆在时间、空间和成因上的特征，得出热液型铀成矿与镁质岩浆有密不可分的关系。近些年地质工作者根据铀矿化类型及大量的铀成矿年龄等年代学研究，发现热液型铀矿还存在“矿岩时差”较小、碱交代蚀变为主的早期铀矿化。前人的铀成矿年代学研究表明：相山铀矿田与火山岩有关的热液型铀矿成矿年龄为93～115 Ma；下庄铀矿田与花岗岩有关的热液型铀矿成矿年龄为54～138 Ma。研究表明，U6+只有在氧化的条件下才能稳定存在于热液、水成体系和表生铀矿物中，玄武岩浆和花岗岩浆体系中的氧逸度值达不到U6+稳定存在的条件，但铀在硅酸盐熔体中的溶解度随碱金属和卤素含量的增加而增加。因此，玄武岩浆和花岗岩浆有可能形成富铀的岩浆岩，但不能分泌形成富铀的成矿流体，而富卤素的碱性岩浆则有可能分泌形成富铀的成矿流体，形成矿岩时差较小的碱交代型铀矿［10］。赣杭—武夷山铀成矿带已发现的铀矿床显示，铀矿床与碱性火山岩关系密切。相对应地，热液型铀矿具有多期成矿的特征，可能与多期的碱性岩浆活动合拍。巫建华等认为：①沽源—红山子、赣杭和武夷山铀成矿带的早白垩世早期高压型粗面岩年代学研究发现，粗面岩的成岩时代为135～142 Ma，与相山铀矿田热液型铀矿成矿年龄93～115 Ma相近；②赣杭和武夷山铀成矿的铁镁质火山岩的成岩年龄为91～99 Ma，与相山、下庄铀矿田成矿年龄也不存在矿岩时差的现象；通过岩相学、岩石地球化学、年代学等特征研究认为，热液型铀矿碱性火山岩是密切相关。

4.3 热液型铀矿与岩浆作用的关系

赣杭、武夷山铀成矿带热液型铀矿与碱性岩浆作用密切相关，这不仅体现在时空分布上，而且在成因上也有内在的联系。首先，热液型铀矿的成矿作用和碱性火山岩的岩浆作用都是地幔流体作用的产物；其次，碱性岩浆作用可以为铀成矿作用提供部分铀成矿热液和铀源［11］。

（1）地幔流体。地幔流体是来源于下地幔的热物质流，地幔流体的化学组成主要是CO2，同时还包含H2O、Al、Fe、Mn、Ca、Ti、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Y、La等，还有高浓度的C、卤素和N2。另外有C—H—O系统，4个基本的化合物形式为H2O、CO2、CO和CH4；C—O—H—S系统，C—O—H—N—S系统，CO2—H2O—F—Cl—S系统，H—O—C—F—Cl系统，CO2—H2O—F—Cl系统等不同认识。

（2）岩浆期后热液。经典的岩浆期后热液成矿观点认为，与花岗岩和火山岩有关的热液型铀矿的成矿热液可能是来自含矿侵入岩或火山岩的深部过渡岩浆房，是岩浆冷凝固结时分异的气态（如S、H2S、O2、F、CO2等气体）和液态物质（如H2O和成矿相关的K、Na、Ca、Si、U及其它金属元素），成矿热液通过断裂体系导向侵入岩或火山岩的裂隙带、接触带形成铀矿体。这种成矿热液来源一直是欧美铀矿地质界占主导观点，但中国铀矿地质界几乎未认同过，主要原因可能包括矿岩时差和酸性、基性岩浆较低的氧逸度等。总结前人研究得出，赋矿火山岩和花岗岩的岩浆期后热液不可能是富铀成矿热液，但铀成矿期的碱性岩浆期后热液可能形成富铀成矿热液。

（3）铀成矿热液的复合成因。在中国铀矿地质界，流行一种双混合成矿热液的观点。双混合热液成矿观点认为，与花岗岩和火山有关的热液型铀矿的成矿热液是富含矿化剂的高浓度原生流体与大气成因水混合而成的，成矿热液中的水主要是岩浆作用所发动的巨大热水体系中的大气成因水，富含矿化剂（如F、Cl、CO2、Na及部分S、P等）的原生流体主要来自活动大陆边缘或中间地块的深部硅铝壳深熔作用带和过渡岩浆房冷凝固结时导出的流体，可能还包括部分来自上地幔的流体［12］。换句话说，富铀成矿热液是地幔流体演化而来的成矿热液与碱性岩浆的岩浆期后热液混合而成，同时可能也包括岩浆上升提供大量的热量改变原来地下水循环的水动力条件，形成以过渡岩浆房为中心的巨大地热体系和以大气成因水为主的流体。因此，基于研究结果认为，富铀成矿热液是复合成因的热液。